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1、幾種可調(diào)光衰減器的簡介2007-10-714:56:46訊石光通訊咨詢網(wǎng)編輯：iccsz可調(diào)節(jié)光衰減器(VOA)在光通信中具有廣泛的應用，其主要功能是用來減低或控制光信號。光網(wǎng)絡的最基本的特性應該是可調(diào)，特別是隨著DWDM傳輸系統(tǒng)和EDFA在光通信中的應用，在多個光信號傳輸通道上必須進行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要進行動態(tài)飽和的控制，光網(wǎng)絡中也還需要對其它信號進行控制，這些都使得VOA成為其中不可或缺的關鍵器件。此外，VOA產(chǎn)品還具有與其它光通信組件結合并將其推往高階模塊的特性。幾種可調(diào)光衰減器的簡介福州高意通訊有限公司李繼鋒1.引言可調(diào)節(jié)光衰減器(VOA)在光通
2、信中具有廣泛的應用，其主要功能是用來減低或控制光信號。光網(wǎng)絡的最基本的特性應該是可調(diào)，特別是隨著DWDM傳輸系統(tǒng)和EDFA在光通信中的應用，在多個光信號傳輸通道上必須進行增益平坦化或信道功率均衡，在光接收器端要進行動態(tài)飽和的控制，光網(wǎng)絡中也還需要對其它信號進行控制，這些都使得VOA成為其中不可或缺的關鍵器件。此外，VOA產(chǎn)品還具有與其它光通信組件結合并將其推往高階模塊的特性。近年來，出現(xiàn)了多種制造可變光衰減器的技術，包括可機械式VOA、磁光VOA、液晶VOA、MEMSVOA、熱光VOA和聲光VOA等。本文將對各種典型VOA的做一個簡要的介紹。2.幾種常見的VOA簡介2.1.機
3、械式VOA該種類型的VOA也有多種具體的實現(xiàn)方式。圖1是擋光型光衰減器的原理圖，驅(qū)動擋光元件攔在兩個準直器之間，實現(xiàn)光功率的衰減。擋光元件可以是片狀或者錐形，后者可通過旋轉(zhuǎn)來推進，而前者需平推或者通過一定機械結構實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)至平推動作的轉(zhuǎn)換。擋光型光衰減器可以制成光纖適配器結構，也可以制成圖1所示的在線式結構。與上面提到的擋光型VOA類似，也有一種機械一電位器形式的EVOA方案。其原理是用步進電機拖動中性梯度濾光片，當光束通過濾光片不同的位置時其輸出光功率將按預定的衰減規(guī)律變化，從而達到調(diào)節(jié)衰減量的目的。還有一種機械偏光式光衰減器。其基本原理是從入端口射出的光束被反射片反射到出端
4、口，兩端口之間的反射耦合效率由反射片的傾斜角度來控制，從而實現(xiàn)光衰減的調(diào)節(jié)。而反射片的傾斜則由多種不同的機理來控制。機械型光衰減器是較為傳統(tǒng)的解決方案，到目前為止，已在系統(tǒng)中應用的VOA大多是用機械的方法來達到衰減。該類型的光衰減器具有工藝成熟、光學特性好、低插損、偏振相關損耗小、無需控溫等優(yōu)點；而其缺點在于體積較大、組件多結構復雜、響應速度不高、難以自動化生產(chǎn)、不利于集成等。2.2.磁光VOA磁光VOA是利用一些物質(zhì)在磁場作用下所表現(xiàn)出的光學性質(zhì)的變化，例如磁致旋光效應(法拉第效應)等亦可實現(xiàn)光能量的衰減，從而達到調(diào)節(jié)光信號的目的。一種典型的偏振無關磁光VOA結構如圖2所示
5、。圖2中，其中的(a)是實際的光路，為了更好地說明其原理，我們采用(b)中的鏡像光路。當光從雙芯光纖的一端入射，經(jīng)透鏡準直后（略去光束的厚度），進入到雙折射晶體（其光軸垂直于紙面），被分成O光和E光兩束光，然后進入法拉第旋轉(zhuǎn)器，光從法拉第旋轉(zhuǎn)器出射后被全反射鏡反射，再依次通過法拉第旋轉(zhuǎn)器、雙折射晶體和透鏡，最后從雙芯光纖的另一端輸出。因此，通過調(diào)制電壓控制磁場，可以使進入法拉第旋轉(zhuǎn)器的偏振光的偏振態(tài)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。在法拉第旋轉(zhuǎn)角為0度的情況下，O光仍然是O光，E光仍然是E光，兩束光不平行，不能合在一起，如虛線所示，此時衰減程度最大；在法拉第旋轉(zhuǎn)角為45度的情況下，總的法拉第旋轉(zhuǎn)角為
6、90度，O光變成E光，E光變成O光，兩束光平行，通過透鏡聚焦后合在一起，此時衰減程度最小。當控制法拉第旋轉(zhuǎn)角在0度和45度之間連續(xù)變化時，就可以實現(xiàn)衰減量的連續(xù)調(diào)節(jié)。利用材料的磁光效應并結合其它的技術，可以制作出高性能、小尺寸、高響應及結構相對簡單的光衰減器。這是利用分立微光器件技術制作光衰減器的一個有待進一步開發(fā)的領域。2.3.液晶VOA液晶VOA利用了液晶折射率各向異性而顯示出的雙折射效應。當施加外電場時，液晶分子取向重新排列，將會導致其透光特性發(fā)生變化，其工作原理如圖3所示。液晶VOA具體的實現(xiàn)方式如圖4所示。由入射光纖入射的光經(jīng)準直器準直后，進入雙折射晶體，被分成偏振
7、態(tài)相互垂直的O光和E光，經(jīng)液晶后，O光變成E光，E光變成O光，再由另一塊雙折射晶體合束，最后從準直器輸出。當液晶材料兩端的透明電極上加載電壓V時，O光和E光經(jīng)過液晶后都改變一定的角度，經(jīng)第二塊雙折射晶體，每束光又被分成O光和E光，形成了4束光，中間兩束最后合成一束從第二塊雙折射晶體出射，由準直器接收，另外兩束從第二塊雙折射晶體出射后未被準直器接收，從而實現(xiàn)衰減。因此，通過在液晶的兩個電極上施加不同的電壓控制光強的變化，可以實現(xiàn)不同的衰減。液晶VOA可以實現(xiàn)光衰減器的小型化、高響應化。但同時液晶材料插入損
